巴旦木成熟期青皮特性與脫青皮機構參數的確定

喬園園，牛長河，石 鑫，劉向東，楊會民，吐魯紅·吐爾迪，王學農

（新疆農業科學院農業機械化研究所，新疆 烏魯木齊 830091）

巴旦木成熟期青皮特性與脫青皮機構參數的確定

喬園園，牛長河，石 鑫，劉向東，楊會民，吐魯紅·吐爾迪，王學農※

（新疆農業科學院農業機械化研究所，新疆 烏魯木齊 830091）

通過測試分析青皮巴旦木成熟期的物理特性，確定巴旦木脫青皮機構的篩筒與螺旋脫皮部件間距、篩筒柵條間距等關鍵參數，為得到適應性強、含雜率小、脫凈率高的巴旦木脫青皮機奠定理論基礎。

巴旦木；物理特性；脫青皮；參數

0 引言

新疆巴旦木主要產地在喀什，其品種繁多，約有四十多種[1]。而喀什的巴旦木主要分布在莎車、葉城等縣[2～3]。據2015年統計，喀什莎車縣巴旦木種植面積已擴大到100萬畝，巴旦木除了口感好、營養價值高之外，美國芝加哥洛約大學生物系任主任的哈羅德·曼納在研究巴旦木成果報告中提出，苦巴旦木仁可治療癌癥。

巴旦木作為新疆的一大特色堅果，一些專家正在研究其種植技術與手段，而針對巴旦木的物料特性測試與研究工作較少，特別是針對巴旦木的青皮物料特性尚無文獻可查。目前巴旦木初加工多采用人工手工進行，工作效率低，食品衛生與質量不可控，因此選擇參數合適的機具對青皮進行處理是巴旦木初加工的第一步。首先需要對巴旦木青皮進行物料特性的測試，通過測試后的數據確定機具的參數，為尋找機械法代替人工奠定基礎。

1 巴旦木成熟期青皮變化特性

選擇晚豐（莎車18號）連續6日，每日采摘20顆青皮巴旦木，采用游標卡尺進行測量，主要測量青皮的厚度。測量的目的是為了得到巴旦木成熟期青皮厚度的變化規律性，從而尋找處理青皮的手段及適合青皮處理機具的相關參數。

首先測試帶青皮巴旦木與去青皮巴旦木的外形尺寸，選擇晚豐品種，并測試50個巴旦木的尺寸特性，取平均值，測試結果如下：

表1 巴旦木外形尺寸特性參數

以上是測得的帶青皮巴旦木長寬厚三維尺寸、去青皮巴旦木果實的三維尺寸和通過前兩個數據推算的理論青皮厚度，該數據為巴旦木脫青皮的第一步提供了數據基礎，巴旦木機具的芯軸與篩筒壁的間距因至少大于10 mm,方可將巴旦木青皮有效去除。為了得到確切的青皮厚度，選擇晚豐品種每日測量20顆，每粒取3處進行青皮厚度測量，取3次平均值，觀察青皮變化規律，以下數據便是2015年8月21和8月24～28日進行測試得到的青皮厚度。

表2 青皮平均厚度變化參數

圖1 巴旦木青皮平均厚度值變化

通過以上青皮厚度變化曲線，可以明顯的得到，當巴旦木進入成熟期后，巴旦木的青皮厚度隨著果實的成熟度越來越高，青皮厚度越來越小，與青皮的水分含量也有很大的關系，很明顯，青皮的含水量降低后青皮厚度減少。

巴旦木去青皮過程需要考慮兩個問題，第一，巴旦木的青皮與巴旦木果實的剝離過程，第二，巴旦木青皮與果實的分離過程。巴旦木青皮與果實剝離需要特別考慮的因素是破損率，即：既要將青皮從果實上剝離下來，又不能損傷巴旦木果實。而巴旦木青皮與果實的分離過程主要考慮的因素是巴旦木青皮的厚度與篩筒間隙的關系，間隙太小，則巴旦木青皮不能通過，從而達不到皮與果的分離，間隙太大，又會造成尺寸較小的巴旦木果實從篩筒間隙處下落，因此，對巴旦木果實、青皮尺寸和大小的研究就是解決巴旦木脫青皮步驟的關鍵環節，需要特別關注這幾個尺寸之間的關系。

2 脫青皮機構參數的確定

巴旦木脫青皮機經過不斷改進、完善，最新機型采用螺旋式脫青皮的方法。該脫青皮裝置包括篩筒、螺旋脫皮部件、篩筒柵條、柵條筋、活門等。在設計機具時需要對物料的關鍵尺寸特性進行詳細的測定，即巴旦木的外形尺寸和青皮厚度參數兩組物料特性，機具的螺旋脫皮部件到篩筒壁的距離參數需要根據巴旦木的外形尺寸進行確定，篩筒柵條間隙需要根據巴旦木的青皮厚度參數進行確定，這兩組物料尺寸的測定是設計巴旦木脫青皮機構的關鍵步驟，確定了這兩組數據才可以設計合理的巴旦木脫青皮機構。

螺旋式巴旦木脫青皮機，外形尺寸為（長×寬×高，mm）1 644×811×1 475，由2．2～2．5 kW電動機帶動或12．5 kW（17hp）拖拉機帶動，額定轉速為400～800 r/min。作業時，帶青皮巴旦木從喂料口進入篩筒內，動力傳動系統帶動螺旋脫皮部件旋轉。當帶青皮巴旦木進入螺旋脫皮部件與篩筒壁之間時，螺旋脫皮部件旋轉帶動巴旦木向出料口移動的同時產生的摩擦力將青皮脫離，達到了脫皮的效果；而巴旦木青皮從篩筒的柵條間隙處直接落下，達到皮果分離的效果，為了保證篩筒柵條間隙的均勻性需要增加柵條筋板的設計，脫落的青皮從分離篩筒的篩縫中排出，去青皮后的巴旦木從出料口排出（圖2）。

圖2 6TB-400巴旦木脫青皮機結構

2.1 螺旋脫皮部件與篩筒壁間隙的確定

篩筒間隙作為影響巴旦木脫凈率和破損率的一個關鍵參數，當螺旋脫皮部件與篩筒壁間距過大時，青皮不能有效剝離，當螺旋脫皮部件與篩筒壁間距過小時，脫出的巴旦木果實破損率會很大，而確定這個參數的依據仍然是前期測量的帶青皮巴旦木外形尺寸和去青皮巴旦木外形尺寸，及理論的青皮厚度值，通過大量試驗結果表明，該數據為一個區間值d: 10 mm～20 mm（圖3）。

2.2 篩筒柵條間距的確定

如圖4，柵條間距作為影響巴旦木含雜率的一個關鍵參數，如果柵條間距不合適，會造成分離不徹底或者從柵條間隙漏巴旦木果實的現象，前期所做的青皮厚度的測量工作，就是為該關鍵部件的參數設計提供數據支持，巴旦木的青皮平均厚度為小于7 mm，根據該數據做了3種尺寸的間隙設計（6 mm、8 mm、10 mm），經試驗驗證，最終確定篩筒柵條間距為：7mm，除了間距的確定，試驗過程中還發現使用不同尺寸的圓鋼作為柵條材料，對脫青皮效果也有一定的影響，對比試驗后，得到該材料選用?8圓鋼作為柵條材料。該間距和柵條圓鋼尺寸可以適應多個品種的青皮脫離作業，且青皮與果實的分離效果均較好。

圖3 螺旋脫皮部件與篩筒壁間隙

圖4 篩筒柵條間距確定

2.3 柵條筋的特殊設計

第一臺樣機試制過程中發現了相鄰柵條間距的均勻性無法保證，經過焊接加工后更容易造成變形與偏移，在后期的制造過程中，增加了柵條筋板的設計（圖5），柵條筋板使用等離子切割，為保證相鄰兩環的間隙等距均勻，采用3組柵條筋進行3點定位（圖5b），有效解決了篩筒間隙均勻性問題，從而也確保機具避免因柵條間隙大大小小而產生的含雜率偏高等問題，即：小尺寸的巴旦木果實從間隙較大處脫出，使得皮中含果率超標。

圖5 柵條筋的結構與布置

3 試驗及結論

通過確定脫青皮裝置的參數后進行生產試驗，試驗結果證實，該巴旦木脫青皮機的生產率可達400 kg/h，適應本機品種的巴旦木果實（中、厚皮巴旦木），均能達到脫凈率≥90%，破損率≤5%，果中含雜率≤5%，皮中含果率≤5%。一臺機具每小時工作量相當于30個熟練工手工剝巴旦木的速度，且脫凈率與含雜率與人工剝皮的效果相當。

測量的巴旦木物料外形尺寸參數，對巴旦木脫青皮機的螺旋脫皮部件與篩筒壁間隙的設計具有指導意義，設計合適的間距才能保證巴旦木果實破損率最小，巴旦木青皮脫凈率最佳。

測量巴旦木的外形尺寸后得到了巴旦木三維尺寸上的青皮厚度，從而選擇去青皮部件與篩筒間隙尺寸范圍d為：10～20 mm。

將達到成熟后的帶青皮巴旦木進行連續6日測量，測量結果表明達到成熟期的巴旦木青皮厚度尺寸不大于7 mm，對巴旦木脫青皮機具的篩筒間隙尺寸提供了數據參考，設計的柵條間隙為7 mm，相應的設計了保證柵條間距的柵條筋板結構。通過使用柵條筋的辦法達到各篩筒環間隙的等距均勻性。

[1]李疆．扁桃的栽培及研究概況[J]．果樹學報．2002，19（5）：346～350．

[2]仲衛松．巴旦木優良品種分析花期物候觀測及授粉試驗情況初報[J]．新疆林業，1978（04）:31～32．

[3]樊濤．油茶果脫青皮機的設計[J]．林業機械與木工設備，2011,10（10）:35～36．

[4]張淑平，周冬香，嚴伯奮，等．巴旦木的營養評價及乳飲料的開發[J]．食品工業科技，2000，21（1）:36～38．

[5]吐魯洪·吐爾迪，阿依木妮莎·拜克熱，吐遜·古麗，等．6BD-150型巴旦木破殼機的研制[J]．新疆農機化2009（3）:40～41．

[6]丁玲，方玉，許云章，等．薄殼扁桃和厚殼扁桃的品質比較研究[J]．江蘇農業科學,2013,41（1）:291～293．

[7]李疆，胡芳名，張智俊，等．扁桃主要生物學特性的觀測[J]．經濟林研究,2003,21（3）:39～40．

[8]喬園園，王學農，郭兆峰，等．巴旦木脫青皮機的設計[J]．新疆農機化，2013（5）:1～3．

[9]喬園園，郭兆峰，牛長河，等．6TB－400型巴旦木脫青皮機的優化設計[J]．新疆農機化，2014（1）:21～30．

Almonds size characteristic and the peel off parameters

Qiao Yuan-yuan,Nui Chang-he,Shi xin,Liu Xiang-dong,Yang Hui-min,Tuluhong·Tuerdi, Wang Xue-nong
（Xinjiang academy of agricultural sciences,Institute of mechanization,Urumchi 830091 XinJiang,China）

Through test analysis of green husk almonds mature physical characteristics,determine the almonds institutions to take off the green husk of cylindrical screen and spindle span,sieve tube grid spacing key parameters,such as to be adaptable, high impurity rate of small,to take off the net rate of almondsto take off the green husk machine to lay the theoretical foundation.

Almonds；Size characteristic；Peel off；Parameter Determination

10．13620/j．cnki．issn1007-7782．2015．05．004

S226．4

A

1007-7782（2015）05-0012-03

2015-10-30

自治區專利實施計劃項目“巴旦木脫青皮機的研制及產業化”（2014SS1068）；地區科學基金項目“巴旦木脫青皮機理分析及實驗研究”（E050601）

王學農